概念設計在建筑結構設計中的應用淺述

劉朝全

摘要：地震有著一定的隨機性與不確定性，目前我國的技術還不能夠很好的控制地震的相關參數，因此會嚴重影響到用戶的生命與財產安全，立足于建筑概念設計方面就要從相應的設計結構出發，將建筑結構從整體上進行反映，并利用建筑的總體方案來實現材料的運用，從而讓抗震設計更加的經濟合理，本文就對抗震概念設計在建筑結構設計中的應用問題進行具體的研究。

關鍵詞：抗震；概念設計；高層；建筑；結構

1 抗震概念設計的相關原則

在設計高層建筑結構方面， 是利用一些建筑理論知識及相關常識來進行建筑結構設計工作， 這些設計工作包括：設計總方案、建筑原材料的選擇、相關建筑結構設計等。而抗震概念設計也就是運用這種科學的設計方案來確保高層建筑的抗震性， 及時有效地排除建筑隱患。為了提高高層建筑的抗震性， 在抗震概念設計過程中應該遵循以下原則： （1） 在選擇建筑場地時， 應該選取比較抗震的地方。在建筑施工過程中， 也可以搭建一些防震建筑設施， 這些都能夠確保高層建筑的抗震性， 提升高層建筑的安全性； （2） 在選擇建筑材料方面， 對于比較特殊的建筑結構要使用一些抗震性能比較好的材料， 此外還要確保建筑物的均質性及延展性， 確保建筑物的安全性； （3） 在進行建筑搭建時， 對于不同的建筑結構有不一樣的材質性能要求， 抗震防線的應用， 不僅增加了建筑結構的安穩性， 還增加了建筑在地震過程中抗震的延緩性， 在建筑設計方面， 具有較高的現實意義； （4） 建筑結構的安全體現在抗側移剛度及較好的建筑延展性， 只有確保建筑結構的延展性及承載力， 才可以確保高層建筑的抗震性； （5） 為了使建筑結構能夠更加統一， 需要使抗震節點和建筑節點進行正確的連接， 讓它滿足建筑規范的相關要； （6） 建筑搭建時， 需要符合建筑總體方案， 按照相關理念進行建筑平面設計， 不能隨便改動結構方案； （7） 在計算建筑結構設計方面， 不能僅憑電子科技來實現， 還要根據建筑應用的實際情況和設計人員的設計經驗等方面對其進行調整；（7）結構的簡單性。在地震的作用下結構簡單性要有明確性與直接性。只有結構足夠簡單才能有合理的地震作用， 才能進行結構的位移以及模型的分析， 然后及時的采取相應的措施；（8）結構的剛度也是十分重要的部分， 通過合理的布置結構能夠抵抗地震作用， 結構的剛度不應該只控制結構的變形， 還要盡可能的降低地震的作用， 如果結構發生很大改變的時候就會產生重力二階效應， 那么建筑的抗震可靠性也會逐漸降低。

2 抗震概念設計在高層建筑結構設計中的應用

2.1 在建筑整體布局方面的應用

目前我國都是以豎向結構作為高層建筑結構的整體形態， 它的抗震結構包括垂直結構和水平結構。垂直方向上的建筑荷載和地心引力是一一對應的， 水平方向上的建筑荷載可以讓建筑高度進行延伸發展。根據這種情況， 我們能夠進行合理分析， 建筑結構中的水平荷載和垂直荷載都隨著建筑物高度的不斷增加而產生不同的變化，它們的計算公式也大不相同。根據相關數據表明， 對于高層建筑的整體結構， 水平結構的荷載對其影響較大。在對抗震概念設計進行運用的過程中， 要確保高層建筑物能夠抵抗由水平結構荷載產生的抗震壓力， 同時也要解決由側向變形引發的建筑問題以保證建筑的剛度。

2.2 應當遵循高層建筑的結構規律

在抗震概念設計方面， 需要遵循高層建筑的結構規律， 需要按照建筑物的要求合理的選取建筑體型。不一樣的建筑體型具有不一樣的受力點， 也會對高層建筑產生不一樣的影響。合理的建筑體型能夠減小由水平結構荷載產生的抗震壓力。目前， 我國很多的建筑物都體現出一種矩形、圓形、方形等一些具備軸對稱特點的幾何結構。由此可見， 具有軸對稱的幾何圖形具備很好的抗震效果， 針對一些形狀不規則的幾何圖形要盡可能的避免將其應用到建筑結構設計當中。這是一項高層建筑設計引導準則， 在實際設計過程中， 需要根據建筑施工場所及城市規劃所提出的要求實行相關調整， 盡可能的能夠讓建筑平面實現對稱，針對一些無法掌控的特殊建筑結構， 可以運用局部對稱，盡量避免結構布局的不規則性。為了使高層建筑具有較好的穩定性， 防止建筑出現轉動、震蕩的現象， 還應該注意建筑每個屬性對重心的設計， 從而增加建筑物的安穩性。

2.3 在高層建筑結構體系方面的應用

按照高層建筑物的實際高度以及合理的抗震抗側力體系， 概念設計能夠大體上估測出總體方案的可執行性和相關組件的尺寸大小。合理的建筑架構體系， 要求整個建筑物受力均勻， 不可以僅憑地基的建筑物承受能力來承擔整個建筑物的緩壓任務， 還應該利用一些結構連接方法將上層建筑和基礎建筑有效的結合在一起， 共同組成為一個受力體。與此同時， 還應該適量的提高建筑物的側向高度， 在選擇建筑材料方面， 也要選取剛度比較高的。目前， 在高剛度建筑材料方面，我國運用比較廣泛的是鋼混凝土混合材料， 它在作為建筑材料方面， 其結構具有一定的優勢， 將鋼的抗拉伸性和混凝土的抗壓性有效的結合在一起， 在高層建筑物受力方面起著重要作用。鋼混凝土的結構原理體現在其外部的鋼管和鋼筋混凝土能夠同時刻的承擔建筑物壓力， 型鋼的外側是一層混凝土， 這種構造使得型鋼不容易發生形變， 增加了它的抗扭能力。所謂的鋼管混凝土指的是鋼管內部填滿了混凝土， 二者之間相互制約， 將它的性能體現的淋漓盡致， 不僅提高了它的耐壓剛性。還大幅度的提高了整個建筑物的安穩性。

建筑抗震的實現應該需要來自各個構件的支持， 因此這些構件都要有很好的強度與剛度， 還要有一定的可靠性， 建筑的結構體系在地震的作用下能夠形成抗震作用， 因此要想讓建筑結構更加合理化， 就需要適當的調整構件的強弱關系， 從而形成多道抗震防線， 對建筑結構也就能更好的控制， 這對建筑物抗震是一種很好的措施， 也是抗震結構中最為重要的內容。總之， 抗震概念設計是建筑結構中的主要部分， 通過合理的抗震概念設計能夠及時的掌握建筑的抗震可靠性， 相關設計人員也要充分掌握抗震概念設計， 充分考慮到各項因素， 從而建造出更加合理的建筑工程。

此外， 根據過去的地震調查顯示， 提高高層建筑物的抗震能力一個最有效的辦法就是控制地震能量的輸入。在對高層建筑物設計過程中， 不僅要考慮到建筑物所處的局部地形， 也要充分的考慮在地震過程中的能量輸入。根據我國相關建筑設計要求， 將建筑場地覆蓋層厚度理解為地面到堅硬場地頂面之間的距離。所謂的場土地就是場所內的地基土， 從平面的角度可以理解為一個廠區， 它的深度為地面以下15米， 研究表明， 場地土剛度與建筑震害指數及破壞程度成反比。另外， 針對周期比較長的高層建筑物在地震能量輸入方面， 在軟土上要比硬土上多得多。因此， 對于地震能量輸入而言， 應該選擇堅硬的場地土。

3 結束語

總而言之， 將抗震概念設計應用到高層建筑結構設計當中， 對高層建筑物在抗震方面具有重要作用。相關建筑設計人員應該在了解抗震概念設計的原則下， 加強對其應用， 使得建筑工程能夠滿足廣大人民群眾的要求。

參考文獻：

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